2.*Структура системы. Агрегирование и декомпозиция. Виды декомпозиции систем. Пример декомпозиции любого вида1.

Процесс последовательного деления системы на образующие ее подсистемы (элементы) называется декомпозицией. Декомпозиция является одной из важнейших процедур системного анализа. Обратный процесс объединения отдельных подсистем (элементов) в систему называется агрегированием (композицией). Структура системы – это представление результата декомпозиции с указанием связей между элементами. Декомпозиция системы может иметь различную основу: материальную; функциональную (рис. 6); алгоритмическую (алгоритм программы, инструкция); временную (календарь событий, происходящих в системе) и т. д.

Структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней или преобладающим типам соединений (рис. 7).

Последовательным называется такое соединение элементов в системе, когда реакция первого элемента на внешнее воздействие является входным воздействием для второго элемента и т. д. Структура системы, в которой имеются только последовательные связи, называется линейной.

При параллельном соединении внешнее воздействие является входным для всех элементов структуры, а реакции элементов суммируются.

Обратная связь изменяет входное воздействие по результатам функционирования элемента, то есть внешнее воздействие модифицируется с учетом текущего состояния элемента системы. Крайне редко встречаются системы без обратных связей.

3) Типы соединений систем. Иерархические, матричные и сетевые структуры

Структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней или преобладающим типам соединений

Последовательным называется такое соединение элементов в системе, когда реакция первого элемента на внешнее воздействие является входным воздействием для второго элемента и т. д. Структура системы, в которой имеются только последовательные связи, называется линейной.

При параллельном соединении внешнее воздействие является входным для всех элементов структуры, а реакции элементов суммируются.

Обратная связь изменяет входное воздействие по результатам функционирования элемента, то есть внешнее воздействие модифицируется с учетом текущего состояния элемента системы. Крайне редко встречаются системы без обратных связей.

Структура с наличием подчиненности, т. е. неравноправных связей между элементами, называется иерархической.

Иерархическое представление структуры предполагает одновременное применение двух схем декомпозиции – вертикальной и горизонтальной. Вертикальная декомпозиция позволяет представить систему как иерархию взаимозависимых уровней. Горизонтальная декомпозиция означает выделение на одном и том же уровне иерархии равнозначных в каком-либо смысле подсистем и выявление существенных с точки зрения решаемой задачи взаимосвязей между ними.

Иерархическое представление структуры является основополагающим в системотехнике. Также в технических системах встречаются сетевые и, реже, матричные (решетчатые) структуры (рис. 10).

4) Принципы системного подхода. Процедуры системного подхода. Задача синтеза систем

Системный подход это общенаучная методология исследования любых объектов при рассмотрении их в виде сложных систем, которая не содержит конкретных средств исследования систем, а обосновывает и разрабатывает принципы этих исследований.

Рассмотрим фундаментальные принципы системного подхода.

Принцип системности утверждает первичность системы по отношению к ее элементам, однако учитывает взаимозависимость системы и элементов. Системный подход основан на предположении, что целое – система – обладает качествами, не свойственными ее элементам: при объединении элементов в систему благодаря системообразующим связям возникают новые качественные характеристики

Принцип цели определяет генеральным назначением любой системы целенаправленное функционирование во взаимодействии с внешней средой, устойчивое при любых возмущениях.

Принцип иерархичности отражает подчиненный характер взаимозависимости элементов и системы в целом. Методы декомпозиции и агрегирования являются средством реализации данного принципа в процессе проектирования систем: при проектировании идут от общего к частному; общей задаче, сформулированной для системы в целом, подчиняют задачи, решаемые ее составляющими.

Принцип многомодельности (множественности описаний) предполагает, что полное описание системы может быть достигнуто только путем привлечения различных типов моделей, каждая из которых отражает какой-то отдельный аспект системы, т. е. сложная система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности.

Процедуры системного подхода делятся на процедуры анализа и синтеза. Процедуры анализа заключаются в исследовании системы или ее описания, направленном на получение определенной информации о свойствах системы. Эти процедуры применяются в том случае, когда система или ее модель реально существуют и задача сводится к их изучению.

Процедуры синтеза (рис. 14) заключаются в создании описаний объекта в соответствии с принципом многомодельности. Методология системного подхода при решении задач синтеза систем состоит в следующем: задача проектирования системы расчленяется на подзадачи проектирования ее элементов, причем каждый из элементов рассматривается не изолированно, а во взаимодействии с другими элементами.

Для решения задачи синтеза системы необходимо выполнить три шага :

выявить функцию системы, разработать структуру системы и определить параметры системы так, чтобы получить желаемое качество проекта.

При выявлении глобальной функции системы она рассматривается на абстрактном уровне в виде черного ящика, о котором известно только то, что он будет делать. Затем осуществляется преобразование функционального описания в структурное. Как правило, этот процесс осуществляется декомпозицией глобальной функции системы на подфункции с повторением, при необходимости, этого деления до тех пор, пока не будут получены элементарные функции, структуры которых очевидны или уже реализованы. Этот этап порождения структуры, реализующий необходимые функции, называют структурным синтезом. На третьем этапе остается подобрать параметры системы так, чтобы достичь желаемого качества ее работы.